一种梯次利用动力电池健康状态监测方法技术

本发明专利技术公开了一种梯次利用动力电池健康状态监测方法，包括以下步骤：S1、对模组内各电池单体的电压、容量、直流内阻及周自放电率进行测试；S2、对模组内电池单体间的容量不一致性进行计算，并计算电池包内不同电池模组电池单体容量的不一致性；S3、按照预设的告警条件对步骤S1中测得的各参数值及步骤S2中计算得的不一致性分别进行判定，并对符合所述告警条件的情况进行相应告警。通过上述方式，本发明专利技术能够对模组内各动力电池单体的相关参数以及模组、电池包内电池间充放电一致性进行检测，并为各参数设置对应的告警规则，从而在全面准确监测电池健康状态的基础上，及时发现电池的异常状况，保障梯次利用动力电池的使用安全。保障梯次利用动力电池的使用安全。保障梯次利用动力电池的使用安全。

【技术实现步骤摘要】
一种梯次利用动力电池健康状态监测方法


[0001]本专利技术涉及新能源储能锂电池梯次利用
，特别是涉及一种梯次利用动力电池健康状态监测方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车产业的迅速发展，退役动力电池的数量也在不断攀升，如果不能对其进行有效处理与利用，不仅会造成资源浪费，还会对生态环境构成威胁。为了对退役动力电池进行再利用，当前主要采用电力储能梯次利用的方式，通过对退役动力电池进行重新测试、筛选和重组，再将其应用到动力电源外的电力储能设备中，从而在提高电池使用效率的同时，通过回收降低新电池的制造成本。而在上述梯次利用过程中，对动力电池健康状态的测试是后续筛选、重组的前提，因此，有必要对梯次利用动力电池的健康状态进行监测，以便确定电池的健康状态并进行准确筛分，保证梯次利用储能系统的安全运行。
[0003]目前，退役动力电池的健康状态通常使用电池健康状态参数进行评价，通过对比退役动力电池总容量与新电池总容量的衰减程度来衡量电池的老化程度。但当前对电池健康状态参数仍缺乏统一的计算方法，且通过单一参数对电池健康状态进行评价也较为局限。因此，如何准确选择相应参数对电池健康状态进行全面有效的评价是当前研究的重点。
[0004]公开号为CN110048177A的专利提供了一种对梯次利用动力电池的运行状态进行监管的方法，该方法通过获取单体电池的电压极差、充放电能量效率、电池温升和温度极差数据，并将其与预设的判断规则进行比较，以此获取每个单体电池的监测结果。但该专利提供的方法只针对单体电池进行监测，而忽视了对模组或电池包内各电池之间状态的比较，且其选择监测的参数侧重于反映动力电池使用过程中的温度变化，难以全面准确地反映电池的健康状态；同时，该专利对各数据的预设阈值主要为极差值，但由于各类电池的数据基数差异较大，统一的极差值并不能有效衡量相应参数是否正常，准确性较低，在实际使用过程中仍存在安全隐患。
[0005]有鉴于此，当前仍有必要设计一种能够全面准确地反映电池健康状态的梯次利用动力电池健康状态监测方法，以实现梯次利用储能系统的安全性和经济性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种梯次利用动力电池健康状态监测方法，通过对模组内各动力电池单体的电压、容量、直流内阻、自放电率以及模组、电池包内电池间充放电一致性进行检测，并为各参数设置对应的告警规则，从而在全面准确监测电池健康状态的基础上，及时发现电池的异常状况，保障梯次利用动力电池的使用安全。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种梯次利用动力电池健康状态监测方法，包括以下步骤：
[0008]S1、对模组内各电池单体的电压、容量、直流内阻及周自放电率进行测试；
[0009]S2、对模组内电池单体间的容量不一致性进行计算，并计算电池包内不同电池模
组电池单体容量的不一致性；
[0010]S3、按照预设的告警条件对步骤S1中测得的各参数值及步骤S2中计算得的不一致性分别进行判定，并对符合所述告警条件的情况进行相应告警。
[0011]进一步地，在步骤S1中，对所述容量的测试包括如下步骤：
[0012]S1.2.1、将模组内的电池单体以0.2C的倍率充电至截止电压，然后恒压充电至电流降到0.05C；
[0013]S1.2.2、再以0.2C的倍率恒流放电至截止电压，得到电池的放电时间；
[0014]S1.2.3、根据步骤S1.2.2中的电流值和放电时间计算容量。
[0015]进一步地，在步骤S1中，对所述直流内阻的测试包括如下步骤：
[0016]S1.3.1、按照步骤S1.2.1对电池单体进行充电，搁置30～60min后，以1C的倍率恒流放电0.5h，使电池单体的荷电状态调整至50％；
[0017]S1.3.2、再将电池单体搁置30min，记录电压V1；
[0018]S1.3.3、以2C的倍率电流I
2C
放电5s，并记录最后一个数据采集点的电压V2；
[0019]S1.3.4、根据所述电压V1、电流I
2C
和电压V2对电池的直流内阻值进行计算，其计算公式如下：
[0020][0021]式中，DCIR表示电池单体的直流内阻值，单位为mΩ。
[0022]进一步地，在步骤S1中，对所述周自放电率的测试包括如下步骤：
[0023]S1.4.1、按照步骤S1.2.1对电池单体进行充电，再将其在环境温度23～27℃下开路贮存7天；
[0024]S1.4.2、将开路贮存后的电池单体在不充电的条件下以0.2C的倍率进行恒流放电，并记录贮存后的剩余容量；
[0025]S1.4.3、根据电池单体贮存前的容量和贮存后的剩余容量，对电池单体的周自放电率进行计算。
[0026]进一步地，在步骤S3中，所述告警条件中针对所述电压的告警规则为：当模组内各电池单体电压的差异大于5％时，则发出电压差过高告警。
[0027]进一步地，在步骤S3中，所述告警条件中针对所述容量的告警规则为：当模组内电池单体容量的最小值低于其初始标称容量的45％时，则发出容量过低告警。
[0028]进一步地，在步骤S3中，所述告警条件中针对所述直流电阻的告警规则为：当模组内电池单体直流电阻的最大值超过出厂规格的1.6倍时，则发出直流内阻过高告警。
[0029]进一步地，在步骤S3中，所述告警条件中针对所述周自放电率的告警规则为：当模组内电池单体的周自放电率的最大值高于14％时，则发出自放电过高告警。
[0030]进一步地，在步骤S3中，所述告警条件中针对模组内不一致性的告警规则为：当模组内电池单体间的容量不一致性大于25％时，则发出模组内不一致性过高告警。
[0031]进一步地，在步骤S3中，所述告警条件中针对电池包内不一致性的告警规则为：当电池包内电不同电池模组的电池单体容量的不一致性大于30％时，则发出电池包内不一致性过高告警。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0033]1、本专利技术提供的梯次动力电池健康状态监测方法通过对模组内各动力电池单体的电压、容量、直流内阻、自放电率以及模组、电池包内电池间充放电一致性进行检测，并为各参数设置对应的告警规则，从而在全面准确监测电池健康状态的基础上，及时发现电池的异常状况，保障梯次利用电池的使用安全。
[0034]2、本专利技术选择的监测参数全面覆盖了动力电池在使用过程中关键性能，不仅能够利用电压、电容、直流内阻和自放电率等性能参数来衡量动力电池单体的健康状态，还能够对各电池单体组合而成的模组及各模组组合而成的电池包的健康状态进行评估，更加全面准确，符合实际应用时的需求。
[0035]3、本专利技术在告警规则的设置上主要以各模组内电池单体相关参数的差异性百分数作为阈值，与单纯以极差作为阈值相比，差异性百分数通过计算极差与对应参数均值的比值，能够避免由于各类电池的数据基数差异较大而引起的极差差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯次利用动力电池健康状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对模组内各电池单体的电压、容量、直流内阻及周自放电率进行测试；S2、对模组内电池单体间的容量不一致性进行计算，并计算电池包内不同电池模组电池单体容量的不一致性；S3、按照预设的告警条件对步骤S1中测得的各参数值及步骤S2中计算得的不一致性分别进行判定，并对符合所述告警条件的情况进行相应告警。2.根据权利要求1所述的一种梯次利用动力电池健康状态监测方法，其特征在于：在步骤S1中，对所述容量的测试包括如下步骤：S1.2.1、将模组内的电池单体以0.2C的倍率充电至截止电压，然后恒压充电至电流降到0.05C；S1.2.2、再以0.2C的倍率恒流放电至截止电压，得到电池的放电时间；S1.2.3、根据步骤S1.2.2中的电流值和放电时间计算容量。3.根据权利要求1所述的一种梯次利用动力电池健康状态监测方法，其特征在于：在步骤S1中，对所述直流内阻的测试包括如下步骤：S1.3.1、按照步骤S1.2.1对电池单体进行充电，搁置30～60min后，以1C的倍率恒流放电0.5h，使电池单体的荷电状态调整至50％；S1.3.2、再将电池单体搁置30min，记录电压V1；S1.3.3、以2C的倍率电流I
2C
放电5s，并记录最后一个数据采集点的电压V2；S1.3.4、根据所述电压V1、电流I
2C
和电压V2对电池的直流内阻值进行计算，其计算公式如下：式中，DCIR表示电池单体的直流内阻值，单位为mΩ。4.根据权利要求1所述的一种梯次利用动力电池健康状态监测方法，其特征在于：在步骤S1中，对所述周自放电率的测试包括如下步骤：S1.4.1、按照步骤S1.2.1对电池单体进行充电，再将其在环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹元成，汤舜，李首顶，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：